据西班牙《趣味》月刊网站4月22日报道，当我们使用全球定位系统(GPS)搜索地址或导航路线时，很少意识到它的脆弱性。身处隧道、偏远地区或遇到信号干扰时，定位便会消失。在大规模应用中，这种缺陷可能造成严重后果——从飞机迷航到军事行动受挫。在关键场景下，仅依赖卫星信号并非万全之策。

澳大利亚企业Q-CTRL的科学家们深谙此理，他们开发出一款名为MagNav的全新导航系统。这套无需卫星、抗干扰的系统经测试显示，其精度可达现有备用系统的50倍。该技术基于量子物理原理，利用地球磁场作为导航基准。研究成果2025年4月发表在美国预印本文献库网站上，代表着定位技术领域的里程碑。

MagNav系统的原理早已为人所知：地球磁场并非均匀分布，受局部地质影响产生的微小变异(称为磁异常)可被检测并绘制成参考地图。只要配备足够灵敏的传感器，通过比对实时测量数据与这些地图，就能精确定位物体。

此前的瓶颈在于技术层面。现有磁力计噪声过大或稳定性不足，且交通工具自身产生的电磁噪声会干扰读数。此外，测量数据与地图的比对算法也不够稳妥。MagNav系统通过结合Q-CTRL设计的量子传感器与实时学习算法，有效过滤噪声并适配不同交通工具及环境。

研究团队表示：“我们的方法将降噪与地图比对整合为单步流程，而非独立处理。”这使得系统无需特定校准操作即可自动调整，这是其他磁导航技术无法实现的。

MagNav的核心是铷原子磁力计这类量子传感器。其工作原理基于可光学检测的原子自旋进动现象，灵敏度极高。

单个传感器仅重70克，体积144立方厘米，可安装于汽车、飞机或无人机等各类交通工具。在塞斯纳飞机内外进行的测试表明，即便存在强磁干扰，该系统精度仍超越现有最佳惯性导航系统。

此外，MagNav不发射任何类型的信号。这种被动特性使其不会被雷达或敌方设备探测，在军事或敏感环境中具有关键战略优势。

Q-CTRL团队进行了空中与地面双重验证。空中试验是在一架小型飞机上进行的，飞行高度从地面到1.9万英尺(约合5790米)不等，累计飞行6700公里。在最严苛条件下，MagNav最终定位误差仅22米。

研究报告指出：“当外部搭载量子磁力计并结合矢量速度辅助惯性导航系统(INS)时，可获得约46倍的精度优势。”这意味着MagNav比顶级商用惯性系统精确46倍。即便传感器安装于机舱内，精度仍比传统惯性系统提升11至38倍。

地面测试在澳大利亚新南威尔士州奥兰治市南部的沥青与砂石路上进行。在未做电磁屏蔽与防振处理的普通车辆上，MagNav实现了比惯性导航系统高7倍的精度，创下磁异常陆地导航新纪录。

该系统的突出特点是其适应性。不同于需要预先校准或特殊操作来学习交通工具磁特性的其他方法，MagNav通过持续估算载体对地磁场的干扰效应实现实时学习。

报告称：“算法启动时无需预先掌握载具磁特性，仅基于合理物理假设即可工作。”随着任务进行，系统会自主更新参数，支持无预校准的冷启动模式，也可利用历史配置实现热启动。

这种基于物理模型而非纯统计技术的方法，使其对载重、航向或纬度变化具有更强适应性，并能在地磁复杂的极区或恶劣空间天气条件下运行。

尽管成果显著，研究者坦承当前的局限：该系统依赖全球高精度磁力地图，但某些区域数据尚不完善，尤其是海洋。此外在地磁变化平缓区域，定位耗时可能延长。

另一个因素是空间天气的影响，如太阳风暴会暂时扰动磁场，影响精度。不过算法已设计有识别和缓解此类干扰的功能。

Q-CTRL团队认为，将该技术与其他系统(例如基于视觉或雷达的系统)相结合，可打造更强大的导航解决方案。目前MagNav已证明，不依赖卫星或外部信号就能实现高精度导航，而这在不久前还是不可想象的。（编译/韩超）